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Die Erfindung geht aus von einem Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einem Drehsteller, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einem Kraftfahrzeug mit einem solchen Bedienelement.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Bedienelemente, wie z.B. Drehsteller, weisen üblicherweise mehrere Positionen auf, in die ein Betätigungselement, wie beispielsweise ein Drehknopf, bewegbar ist, um eine bestimmte Funktion zu aktivieren oder zu deaktivieren. Gerade bei Kraftfahrzeuganwendungen spielen bei der Ausgestaltung von Bedienelementen Rückmeldungen an den Benutzer, wie z.B. haptische, akustische oder auch optische Rückmeldungen, eine große Rolle, um dem Benutzer ein Feedback über seine Bedienhandlung zu geben und dabei einen möglichst hohen Bedienkomfort bereitzustellen.
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Die
DE 90 03 955 U1 beschreibt ein Bedienelement, welches einen magnetisch rastbaren, stufig verstellbaren Drehknopf umfasst. Der Drehkopf sitzt dabei auf einer Welle, der in einem stationären Führungskörper drehbar gelagert ist. Weiterhin sind am stationären Führungskörper, sowie am Drehknopf selbst, mehrere Permanentmagnete angeordnet, um in Umfangsrichtung des Drehknopfes eine Rastung des Drehknopfes in mehrere unterschiedliche Einstellpositionen zu ermöglichen. Um dadurch eine vorbestimmte Anzahl an Rastpositionen umzusetzen, ist es erforderlich, an einem der beiden Bauteile, d.h. entweder am Drehknopf oder am Führungskörper, dieselbe Anzahl an Permanentmagneten vorzusehen, sowie zumindest einen weiteren Magneten am anderen der beiden Bauteile. Damit ist zur Umsetzung dieser magnetisch rastbaren Einstellstufen eine hohe Anzahl an Magneten erforderlich, was sich gerade bei einer hohen Anzahl an Einstellstufen negativ auf Kosten, Aufwand, Gewicht und besonders auf den dafür erforderlichen Bauraum auswirkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welchem die Umsetzung einer haptischen Rückmeldung mit möglichst hohem Bedienkomfort auf möglichst einfache, kosten- und bauraumeffiziente Weise ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bedienelement. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Bedienelement für ein Kraftfahrzeug weist ein um eine Drehachse drehbares Betätigungselement und eine Drehwelle mit einer Längserstreckung auf, wobei die Drehwelle auf der Drehachse mit der Längserstreckung der Drehwelle entlang der Drehachse an geordnet ist, und wobei die Drehwelle weiterhin ein erstes Ende aufweist, das zumindest in Bezug auf eine rotatorische Bewegung um die Drehachse fest am Betätigungselement angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Drehwelle ein zweites Ende, das ortsfest angeordnet ist, und mindestens ein Mittenteil auf, das in Längserstreckung der Drehwelle zwischen dem ersten und dem zweiten Ende angeordnet ist. Dabei ist die Drehwelle derart ausgebildet, dass das erste Ende jeweils relativ zum zweiten Ende und relativ zum mindestens einen Mittenteil der Drehwelle um die Drehachse drehbar ist und der mindestens eine Mittenteil jeweils relativ zum ersten Ende und relativ zum zweiten Ende in die Drehachse drehbar ist. Dabei ist weiterhin am ersten Ende, am zweiten Ende und am mindestens einen Mittenteil jeweils ein Koppelelement angeordnet, wobei die Koppelemente derart ausgebildet sind, dass zwischen ihnen eine magnetische Wechselwirkung besteht. Darüber hinaus weist das Bedienelement Anschläge auf, durch welche Einstellpositionen des Bedienelements festgelegt sind.
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Die Drehwelle kann dabei auch mehrere Mittenteile aufweisen, wobei insbesondere alle Glieder der Drehwelle, d.h. das erste Ende, das zweite Ende und die Mittenteile, jeweils relativ zueinander um die Drehachse drehbar sind, z.B. indem jedes Glied an jedem seiner benachbarten Glieder drehbar um die Drehachse gelagert ist. Durch die mehrgliedrige Ausbildung der Drehwelle mit jeweiligen, magnetisch wechselwirkenden Koppelelementen wird es auf besonders einfache und bauraumeffiziente Weise ermöglicht, ein Bedienelement mit mehreren Einstellpositionen und eine durch die magnetische Wechselwirkung realisierten Haptik bereitzustellen. Durch die Ausbildung des Bedienelements mit ausschließlich mit der Drehwelle selbst gekoppelten Koppelelementen wird es vorteilhafterweise ermöglicht, die Anzahl an erforderlichen Koppelelementen zur Umsetzung einer vorgegebenen Anzahl an Einstellpositionen des Bedienelements zu reduzieren. Insbesondere sind bei dieser Ausbildung nur so viele Koppelelemente erforderlich, wie Einstellpositionen des Bedienelements umgesetzt werden sollen. Ein weiterer besonders großer Vorteil dieser Ausbildung besteht zudem noch darin, dass die Koppelelemente hierbei nicht in Umfangsrichtung des Bedienelements angeordnet sind, sondern in Richtung der Drehachse. Mit zunehmender Anzahl an Einstellpositionen erhöht sich damit der erforderliche Bauraum für das Bedienelement lediglich in Richtung der Drehachse, d.h. in die Tiefe von einer Bedienoberfläche aus gesehen. Dies ist gerade bei Kraftfahrzeuganwendungen besonders vorteilhaft, da aufgrund der heutzutage vielzähligen, in einem Kraftfahrzeug angeordneten Bedienelemente die Nutzoberfläche, auf der diese angeordnet werden können, stark begrenzt ist, jedoch der Bauraum von der Nutzoberfläche in die Tiefe betrachtet, deutlich weniger starken, räumlichen Einschränkungen unterliegt. Ein weiterer großer Vorteil ergibt sich auch hinsichtlich der zu erzeugenden haptischen Rückmeldung durch die Verwendung der magnetisch wechselwirkenden Koppelelemente. Durch die Ausnutzung einer magnetischen Wechselwirkung zur Erzeugung einer haptischen Rückmeldung ist eine sehr kleine und kompakte Ausgestaltung der Koppelelemente selbst möglich, durch die dennoch eine große Rückstellkraft erzeugt werden kann. Durch große Rückstellkräfte lässt sich eine haptische Rückmeldung erzeugen, die für einen Benutzer deutlich spürbar ist, somit die Bedienung des Bedienelements erleichtert und den Bedienkomfort steigert. Weiterhin lässt sich die magnetische Feldstärke durch eine entsprechende Ausbildung der Koppelelemente, z.B. in ihrer Größe, ihrem Material, oder ihrem Abstand zueinander, sehr leicht einstellen, so dass auf besonders einfache Weise eine gewünschte Haptik erzeugt werden kann. Insgesamt wird so ein Bedienelement bereitgestellt, mittels welchem sich auf besonders einfache, kostengünstige und vor allem bauraumeffiziente Weise eine haptische Rückmeldung erzeugen lässt, durch die sich zusätzlich ein besonders hoher Bedienkomfort bei der Bedienung des Bedienelements bereitstellen lässt.
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Die Koppelelemente sind bevorzugt so ausgestaltet, dass zwischen je zwei benachbarten, und insbesondere voneinander beabstandeten, Koppelelementen, zumindest in einer Ausgangsposition des Bedienelements, eine anziehende Wechselwirkung besteht. Weiterhin handelt es sich bei den Koppelelementen um nicht bestromte Koppelelemente, deren magnetische Wechselwirkung also nicht durch einen Stromfluss, wie beispielsweise bei Elektromagneten, hervorgerufen wird, sondern durch ihre intrinsischen Materialeigenschaften. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausbildung der Koppelelemente derart, dass die Koppelelemente jeweils einen Permanentmagneten umfassen und/oder ein magnetisierbares Material aufweisen. Die Koppelelemente können dabei auch selbst als Permanentmagnet aus einem magnetisierbaren Material ausgebildet sein. Dadurch können die Koppelelemente besonders einfach, kostengünstig und kompakt ausgestaltet werden. Bevorzugt umfasst dabei zumindest eines der Koppelelemente einen Permanentmagneten oder ist als ein socher ausgebildet, wobei die übrigen Koppelelemente ebenfalls jeweils einen Permanentmagneten umfassen können bzw. als ein solcher ausgebildet sein können und/oder ein magnetisierbares Material aufweisen können bzw. aus einem solchen gebildet sein können. Koppelelemente mit einem magnetisierbaren Material werden dabei in einem externen Magnetfeld magnetisiert, was beispielsweise durch das Vorsehen eines Permanentmagneten, der durch mindestens eines der Koppelelemente bereitgestellt ist, bewerkstelligt werden kann. Ist beispielsweise ein Koppelelement als Permanentmagnet ausgebildet, so wird ein benachbart angeordnetes Koppelelement mit einem magnetisierbaren Material im Magnetfeld des Permanentmagneten magnetisiert und es entsteht zwischen den beiden Koppelelementen eine anziehende magnetische Wechselwirkung. Ist benachbart zu diesem nun magnetisierten Koppelelement ein weiteres Koppelelement mit einem magnetisierbaren Material angeordnet, so wird auch dieses magnetisiert und es entsteht wiederum zwischen diesen beiden magnetisierten Koppelelementen eine anziehende magnetische Wechselwirkung. So lässt sich beispielsweise ein Bedienelement mit magnetisch wechselwirkenden Koppelelementen und nur einem einzigen Permanentmagneten umsetzen. Magnetisierbare Materialien können dabei insbesondere magnetisierbare Metalle und/oder magnetisierbare Legierungen darstellen, insbesondere ferromagnetische Metalle und/oder Legierungen, wie z.B. Eisen, Kobalt, Nickel und Legierungen mit zumindest einem dieser ferromagnetischen Metalle, aber auch ferromagnetische Legierungen oder andersartige ferromagnetische Stoffzusammensetzungen aus Metallen oder Stoffen, die selbst nicht ferromagnetisch sind. Bei der Ausbildung der Koppelelemente stehen damit vielzählige Möglichkeiten bereit, die es ermöglichen, die magnetische Feldstärke der Koppelelemente so einzustellen, dass sich damit besonders leicht eine gewünschte und besonders angenehme Haptik erzeugen lässt.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt das Koppelelement, das am ersten Ende der Drehwelle angeordnet ist, das Betätigungselement dar. Beispielsweise kann dazu das Betätigungselement selbst aus einem magnetisierbaren Material gebildet sein, oder zumindest ein magnetisierbares Material umfassen. Dies hat den besonders großen Vorteil, dass somit am ersten Ende der Drehwelle kein separates Koppelelement zusätzlich zum Betätigungselement angeordnet werden muss, und damit weiterhin Bauraum und Kosten gespart werden können. Das erste Ende der Drehwelle kann in diesem Fall auch lediglich als Gelenkelement ausgebildet sein, das am Betätigungselement drehfest angeordnet ist, und das zusammen mit einem weiteren Gelenkelement des benachbarten Mittenteils der Drehwelle ein Drehgelenk bildet.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente derart angeordnet, dass sie in einer Ausgangsposition des Betätigungselements in axialer Richtung zumindest zum Teil übereinander angeordnet sind. In dieser Anordnung sind die Abstände der Koppelelemente zueinander minimiert, wodurch sich die anziehende Kraft zwischen den Koppelelementen maximiert und dadurch eine stabile Nulllage des Betätigungselements in der Ausgangsposition bereitgestellt wird. Dies führt dazu, dass bei einem Drehen des Betätigungselements und ein dadurch bedingtes Verdrehen von zumindest zwei Koppelelementen relativ zueinander eine Rückstellkraft entsteht, die überwunden werden muss, wodurch beim Drehen des Betätigungselements die haptische Rückmeldung erzeugt wird. Weiterhin sind die Koppelelemente in der Ausgangsposition so angeordnet, dass je ein magnetischer Pol eines Koppelelements dem entgegengesetzten magnetischen Pol des benachbart angeordneten Koppelelements zugewandt ist. Sind beispielsweise Koppelelemente aus magnetisierbaren Materialien gebildet oder weisen solche auf, so bilden sich die magnetischen Pole dieser Koppelelemente in der Ausgangsposition automatisch entsprechend aus. Weiterhin erstrecken sich die Koppelelemente in radialer Richtung in Bezug auf die Drehwelle und können beispielsweise in ihrer Ausdehnung senkrecht zur Drehachse auf einen vorbestimmten Winkelbereich in Bezug auf die Drehachse beschränkt sein, und z.B. so ausgebildet sein, dass die Nord-Süd-Ausrichtung der magnetischen Pole der jeweiligen Koppelelemente parallel zur Drehachse gerichtet ist. Dadurch lässt sich beispielsweise bei einer Auslenkung des Betätigungselements aus der Ausgangsposition eine Rückstellkraft erzeugen, die mit zunehmender Auslenkung abnimmt. Die Koppelelemente können auch so ausgebildet sein, dass sie die Drehwelle vollständig umlaufen, z.B. als Ringmagnete, die derart ausgebildet sind, dass die Nord-Süd-Ausrichtung der magnetischen Pole senkrecht zur Drehachse gerichtet ist. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Rückstellkraft erzeugen, die mit zunehmender Auslenkung des Betätigungselement aus der Ausgangsposition zunimmt. Dabei sind noch vielzählige weitere Ausgestaltungen der Koppelelemente denkbar, um eine gewünschte Haptik und einen gewünschten Rückstellungskraftverlauf zu erzeugen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente derart ausgebildet, dass die magnetische Wechselwirkung zwischen je zwei benachbart übereinander angeordneten Koppelelementen in Richtung vom zweiten Ende zum ersten Ende der Drehwelle in einer Wechselwirkungsstärke zunimmt. Dadurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass bei einem Drehen des Betätigungselements sich die Mittenteile mit den jeweiligen daran angeordneten Koppelelementen nicht zufallsbedingt, sondern in einer gezielten, vorbestimmten Abfolge mitdrehen. Damit lässt es sich realisieren, dass bei mehreren Einstellpositionen des Bedienelements und bei einem Drehen des Betätigungselements jeweils immer das unterste Mittenteil in einer jeweiligen Einstellposition stehenbleibt, während die darüber befindlichen Mittenteile über diese hinausgedreht werden können, bis letztendlich das Betätigungselement bis zu einer Endposition des Bedienelements gedreht ist. Die insbesondere graduell zunehmende Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei benachbarten Koppelelementen kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, dass die Koppelelemente sich in ihrer jeweiligen Größe und/oder Form und/oder Material und/oder in ihrem Abstand zueinander unterscheiden. Durch diese Parameter bzw. auch Parameterkombinationen lässt sich die Wechselwirkungsstärke zwischen den Koppelelementen stufenweise bzw. graduell gezielt einstellen.
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Diese Ausgestaltung mit einer vom zweiten Ende zum ersten Ende der Drehwelle zunehmenden Wechselwirkungsstärke zwischen den jeweiligen Koppelelementen ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Bedienelement mindestens eine zu dem mindestens einen Mittenteil oder dem ersten Ende korrespondierenden Anschlag aufweist, der derart angeordnet ist, dass der mindestens eine Mittenteil bzw. das erste Ende der Drehwelle um die Drehachse nur bis zum korrespondierenden Anschlag drehbar ist. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, dass bei einem Drehen des Betätigungselements aus seiner Ausgangsposition zunächst alle Mittenteile der Drehwelle mitgedreht werden, bis ein erster Anschlag erreicht ist. Dieser Anschlag korrespondiert dabei zum untersten der Mittenteile und verhindert nun, dass sich das unterste Mittenteil über den Anschlag hinausdrehen kann. Dadurch werden bei einem Weiterdrehen des Betätigungselements über diesen Anschlag hinaus nun alle Mittenteile bis auf den untersten Mittenteil, der am Anschlag gehalten ist, mitgedreht bis ein weiterer Anschlag erreicht ist. Dieser hält nun das nächstfolgende untere Mittenteil fest bzw. verhindert dessen Weiterdrehen, so dass nur die darüberliegenden Mittenteile bzw. das erste Ende über diesen weiteren Anschlag hinausgedreht werden können. Dies kann sukzessive so fortgeführt werden, bis das erste Ende einen korrespondierenden Endanschlag erreicht hat. Durch einen Anschlag kann somit für ein jeweils zugeordnetes Glied der Drehwelle ein maximal zulässiger Drehwinkel definiert werden, was auf besonders einfache Weise die Umsetzung mehrerer Einstellpositionen mit einer mehrstufigen Haptik ermöglicht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Koppelelemente derart ausgebildet, dass die magnetische Wechselwirkung zwischen je zwei benachbart übereinander angeordneten Koppelelementen in Richtung vom zweiten Ende zum ersten Ende der Drehwelle in einer Wechselwirkungsstärke abnimmt. Dadurch können auf gleiche Weise mehrstufige Einstellpositionen des Bedienelements realisiert werden. Durch eine abnehmende Wechselwirkungsstärke vom zweiten Ende zum ersten Ende der Drehwelle hin, d.h. von unten nach oben, kann es beispielsweise bewerkstelligt werden, dass bei einem Auslenken des Betätigungselements aus der Ausgangsposition zunächst nur das obere Ende der Drehwelle bis zu einer ersten Einstellposition mitgedreht wird, um beim Überschreiten dieser ersten Einstellungsposition auch das direkt unter dem oberen Ende befindliche Mittenteil der Drehwelle aus seiner Ausgangsposition ausgelenkt und mitgedreht wird, und bei einem weiteren Überschreiten einer Einstellposition das benachbart darunterliegende weitere Mittenteil der Drehwelle aus seiner Ausgangposition ausgelenkt und mitgedreht wird, und so weiter, was beispielsweise durch das zusätzliche Vorsehen eines mechanischen Koppelmechanismus zwischen je zwei Gliedern der Drehwelle realisiert werden kann.
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Daher ist die Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Wechselwirkungsstärke vom zweiten Ende zum ersten Ende der Drehwelle zwischen den jeweiligen Koppelelementen abnimmt, besonders vorteilhaft in Kombination mit einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Bedienelement mindestens einen zu dem mindestens einen Mittenteil und/oder dem ersten Ende korrespondierenden Anschlag aufweist, der derart angeordnet und ausgebildet ist, dass, wenn das erste Ende bzw. das mindestens eine Mittenteil in eine vorbestimmte Drehrichtung bis zum korrespondierenden Anschlag gedreht ist, der Anschlag das zum Anschlag korrespondierende erste Ende bzw. das mindestens eine Mittenteil mit dem in Richtung vom ersten Ende zum zweiten Ende benachbarten Mittenteil mechanisch koppelt. Mit anderen Worten kann der Anschlag so angeordnet und ausgebildet sein, dass bei einem Drehen eines Glieds in eine bestimmte Drehrichtung ab einem bestimmten Drehwinkel durch den Anschlag das benachbart darunter liegende Glied beim Weiterdrehen mitgenommen wird, z.B. durch Einhaken oder Verkanten.
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Auf diese Weise kann es realisiert werden, dass bei einem Drehen des Betätigungselements in die vorbestimmte Drehrichtung aus der Ausgangsposition zunächst nur das erste Ende der Drehwelle mitgedreht wird, bis zu dem korrespondierenden ersten Anschlag, der dann das erste Ende mit dem darunter befindlichen Mittenteil der Drehwelle koppelt, so dass bei einem Weiterdrehen in die vorbestimmte Drehrichtung nun sowohl das erste Ende als auch das darunter befindliche Mittenteil gedreht werden, bis zu einem weiteren Anschlag, der eine Kopplung zwischen dem bereits mitgedrehten Mittenteil und dem benachbart darunterliegenden Mittenteil bewirkt, so dass nur bei einem Weiterdrehen des Betätigungselements sowohl das erste Ende als auch die beiden benachbart darunter befindlichen Mittenteile der Drehwelle mitgedreht werden, und so weiter. Diese Anschläge können dabei beispielsweise durch eine entsprechende Ausbildung der Drehwelle selbst realisiert werden, wie beispielsweise durch entsprechende Zapfen und/oder Haken, die bei entsprechenden Drehwinkel aneinander schlagen, sich verkanten oder ineinander eingreifen.
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Wesentlich bei diesen Ausführungen ist, dass die Koppelelemente so angeordnet und ausgestaltet sind, dass sich die Wechselwirkungsstärke zwischen einem ersten und einem zweiten Koppelelement, die benachbart angeordnet sind, unterscheidet von der Wechselwirkungsstärke zwischen dem zweiten und einem dritten Koppelelement, die ebenfalls benachbart angeordnet sind.
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Die oben beschriebenen beiden Varianten sind dabei auch kombinierbar, z.B. bei einer Ausbildung der Drehwelle mit mindestens zwei Mittenteilen. Dabei kann die Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei Koppelelementen in Richtung vom zweiten zum ersten Ende zunächst zunehmen und dann abnehmen oder auch umgekehrt, oder die Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei Koppelelementen kann in die beschriebene Richtung alternierend variieren. Mit einer entsprechender Ausbildung und Anordnung von Anschläge lassen sich auch dadurch mehrere Einstellpositionen des Bedienelements umsetzen.
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Durch diese Ausgestaltungen können also durch Anschläge, die beispielsweise ortsfest oder an der Drehwelle selbst angeordnet sein können, die Einstellpositionen des Bedienelements festgelegt werden. Die Anschläge können beispielsweise auch so ausgeführt sein, dass durch diese auch ein Einrasten der jeweiligen Glieder der Drehwelle in den entsprechenden Einstellpositionen möglich ist. Weiterhin kann vorteilhafterweise auch durch Anschläge bzw. entsprechende Rastungen eine akustische Rückmeldung, wie beispielsweise ein Klickgeräusch, erzeugt werden, so dass durch das Bedienelement dem Benutzer sowohl ein haptisches als auch akustisches Feedback der Bedienhandlung ausgegeben werden kann. Dies gestaltet die Bedienung eines solchen Bedienelements besonders einfach, sicher und komfortabel, da so dem Benutzer eine noch deutlichere Rückmeldung über seine Bedienhandlung gegeben werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Bedienelement eine Rückstelleinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass bei einer Auslenkung des Betätigungselements aus einer Ausgangsposition durch den Benutzer das Betätigungselement durch die Rückstelleinrichtung selbsttätig in die Ausgangsposition rückgestellt wird. Diese Rückstelleinrichtung kann beispielsweise durch eine einfache mechanische Feder, die beispielsweise mit dem Betätigungselement bzw. dem oberen Ende der Drehwelle gekoppelt ist, realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann diese Rückstellung auch durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den Koppelelementen selbst realisiert sein. Das Bedienelement lässt sich so auf vorteilhafte Weise auch als monostabiler Drehsteller, dessen einzige stabile Gleichgewichtslage durch die Ausgangsposition gegeben ist, umsetzen. Diese Ausbildung eignet sich dabei besonders gut für die Ausgestaltung des Bedienelements als Lichtfunktionsbedienelement eines Kraftfahrzeugs, mittels welchem sich beispielsweise die Lichtfunktionen der Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs einstellen lassen. Ein weiterer besonders großer Vorteil eines monostabilen Drehstellers gerade im Zusammenhang mit der Bedienung von Lichtfunktionen besteht darin, dass dadurch bei jeder Bedienhandlung immer dieselbe Ausgangsposition des Drehstellers, nämlich die einzige stabile Gleichgewichtslage, gegeben ist. Dieselbe Ausgangsposition vereinfacht dabei sowohl die Bedienübersichtlichkeit, mindert die Verwechslungsgefahr und erhöht die Sicherheit, denn ein Benutzer muss sich weder eine aktuelle Schalterstellung merken, um in eine andere zu Schalten bzw. Drehen, noch muss ein Benutzer den Blick auf die Lichtbedieneinheit richten, um festzustellen, in welcher aktuellen Stellung sich der Drehsteller befindet. Die Bedienhandlungen zum Aktivieren einer bestimmten Funktion bleiben aufgrund der immer gleichen Ausgangsposition vorteilhafterweise immer dieselben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein erfindungsgemäßes Bedienelement oder eines seiner Ausgestaltungen auf. Die für das erfindungsgemäße Bedienelement und seinen Ausgestaltungen genannten Merkmale, Mermalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigen:
- 1a eine schematische Darstellung eines Bedienelements, insbesondere eines Drehstellers, mit einer dreigliedrig ausgebildeten Drehwelle und an den jeweiligen Gliedern angeordneten, magnetisch wechselwirkenden Koppelelementen in einer Ausgangsposition des Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 1b eine schematische Darstellung des Bedienelements gemäß 1a in einer ersten Einstellposition gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 1c eine schematische Darstellung des Bedienelements gemäß 1a und 1b in einer zweiten Einstellposition des Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung eines Bedienelements insbesondere eines Drehstellers, mit einer viergliedrig ausgebildeten Drehwelle und mit an den jeweiligen Gliedern angeordneten, magnetisch wechselwirkenden Koppelelementen, wobei das Betätigungselement des Bedienelements selbst als Koppelelement ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Drehwelle eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die an der Drehwelle angeordneten Koppelelemente ringförmig ausgebildet sind.
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1a zeigt eine schematische Darstellung eines als Drehsteller ausgebildeten Bedienelements 10 in einer Ausgangsposition gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bedienelement 10 weist ein Betätigungselement 12, wie beispielsweise einen Drehknopf, auf, das um eine Drehachse A drehbar ist. Weiterhin weist das Bedienelement 10 eine Drehwelle 14 auf, die mit ihrer Längserstreckung entlang der Drehachse A angeordnet ist und entlang der Drehachse A mehrgliedrig ausgeführt ist, d.h. durch eine Zergliederung senkrecht zur Drehachse A in mehrere Glieder unterteilt ist. Die Drehwelle 14 weist hierbei exemplarisch drei Glieder auf, die durch ein erstes, oberes Ende 14a, ein zweites, unteres Ende 14b und einen zwischen dem oberen Ende 14a und unterem Ende 14b angeordneten Mittenteil 14c bereitgestellt sind. Das obere Ende 14a der Drehwelle 14 ist dabei am Betätigungselement 12 befestigt, insbesondere so, dass das Betätigungselement 12 und das obere Ende 14a nicht relativ zueinander um die Drehachse A rotierbar sind. Dagegen kann das Bedienelement jedoch zusätzlich so ausgeführt sein, dass beispielsweise ein Verkippen des Betätigungselements 12 gegenüber dem oberen Ende 14a um eine Achse senkrecht zur Drehachse A möglich ist, um zusätzlich Tasterfunktionen durch das Betätigungselement 10 bereitzustellen. Weiterhin ist das untere Ende 14b der Drehwelle 14 ortsfest angeordnet, d.h. beispielsweise an einem ortsfesten Gehäuseteil des Bedienelements 10. Das Bedienelement 10 ist nun so ausgeführt, dass das obere Ende 14a der Drehwelle 14 gegenüber dem Mittenteil 14c sowie auch dem unteren Ende 14b um die Drehachse A rotierbar ist. Auch der Mittenteil 14c ist dabei relativ zum unteren Ende 14b und zum oberen Ende 14a um die Drehachse A rotierbar. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Mittenteil 14c auf dem unteren Ende 14b drehbar gelagert ist, und auch das obere Ende 14a auf dem Mittenteil 14c drehbar gelagert ist. An den jeweiligen Gliedern 14a, 14b, 14c der Drehwelle 14 sind nun Koppelelemente 16a, 16b und 16c angeordnet, welche magnetisch miteinander wechselwirken. Diese Koppelelemente 16a, 16b und 16c können beispielsweise als Permanentmagnete mit einem jeweiligen magnetischen Nordpol N und magnetischen Südpol S ausgeführt sein. Dabei sind die Koppelelemente so angeordnet, dass ein jeweiliger magnetischer Pol eines Koppelelements 16a, 16b, 16c dem entgegengesetzten magnetischen Pol des benachbarten Koppelelements 16a, 16b, 16c zugewandt ist, wobei weiterhin die Nord-Süd-Ausrichtung der Pole parallel zur Drehachse A verläuft. Weiterhin sind die Koppelelemente 16a, 16b, 16c in der Ausgangsposition des Betätigungselements 10 in Richtung der Drehachse A übereinander angeordnet. Die anziehende magnetische Wechselwirkung zwischen den Koppelelementen 16a, 16b, 16c ist somit in dieser Ausgangsposition maximal, wodurch durch diese Anordnung in der Ausgangsposition eine stabile Gleichgewichtslage des Drehstellers 10 bereitgestellt ist. Weiterhin müssen nicht zwingend alle Koppelelemente 16a, 16b, 16c als Permanentmagnete ausgebildet sein, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass nur eines der Koppelelemente 16a, 16b, 16c, bevorzugt das am Mittenteil 14c angeordnete Koppelelement 16c, als Permanentmagnet ausgebildet ist, und die anderen Koppelelemente 16a und 16b aus einem magnetisierbaren Material, wie beispielsweise einem ferromagnetischen Metall oder einer Legierung, ausgebildet sind. Auch dadurch lässt sich eine anziehende magnetische Wechselwirkung zwischen je zwei benachbart angeordneten Koppelelementen bereitstellen, die insbesondere in der dargestellten Ausgangsposition maximal ist.
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1b und 1c zeigen nun schematische Darstellungen des Bedienelements 10 gemäß 1a in zwei unterschiedlichen, von der Ausgangsposition verschiedenen Einstellpositionen. In diesem Ausführungsbeispiel ist nun das Bedienelement 10 so ausgestaltet, dass die magnetische Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei benachbart angeordneten Koppelelemente in Richtung vom unteren Ende 14b zum oberen Ende 14a der Drehwelle 14 zunimmt. Dies kann durch eine entsprechende Ausbildung der Koppelelemente 16a, 16b, 16c in ihrer Größe, Form, Material und/oder in ihrem Abstand zueinander auf einfache Weise realisiert werden. Wird nun bei dieser Ausführung das Betätigungselement 12 um die Achse A, in diesem Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, gedreht, so verbleibt das untere Ende 14c der Drehwelle 14 in seiner Ausgangsposition, da es ortsfest angeordnet ist, und der Mittenteil 14c der Drehwelle 14 bewegt sich mit dem oberen Ende 14a der Drehwelle 14 mit, da die magnetische Anziehungskraft zwischen den oberen beiden Koppelelementen 16a und 16c größer ist als zwischen den unteren beiden Koppelelementen 16b und 16c. Das Mittenteil 14c bewegt sich nun soweit, bis eine erste Einstellposition, wie in 1b dargestellt, erreicht ist. Die Drehung des Betätigungselements 12 soll hierbei durch eine Markierung 18, die schematisch auf dem Betätigungselement 12 dargestellt ist, veranschaulicht werden. Das Bedienelement 10 weist weiterhin einen mechanischen Anschlag (nicht dargestellt) auf, der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Mittenteil 14c der Drehwelle 14 nicht über die erste Einstellposition entgegen dem Uhrzeigersinn hinaus drehbar ist. Wird nun das Betätigungselement 12 weiter gegen den Uhrzeigersinn um die Achse A über die erste Einstellposition hinaus gedreht, so wird der Mittenteil 14c durch den Anschlag in seiner Position gehalten und es bewegt sich nur das obere Ende 14a der Drehwelle 14 weiter, insbesondere bis zu einer zweiten Einstellposition, wie in 1c dargestellt. Dabei kann ein weiterer Anschlag vorgesehen sein, der verhindert, dass das obere Ende 14a und damit das Betätigungselement 12 über die zweite Einstellposition hinaus drehbar ist. Des Weiteren kann das Bedienelement 10 eine Rückstelleinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, durch die das Betätigungselement 12 in seine Ausgangsposition selbsttätig rückstellbar ist. Wird also das Betätigungselement 12 manuell aus der Ausgangsposition gedreht und daraufhin losgelassen, so dreht sich das Betätigungselement selbsttätig mittels der Rückstelleinrichtung in seine Ausgangsposition zurück. Die Rückstelleinrichtung kann beispielsweise als eine mit dem Betätigungselement 12 oder dem oberen Ende 14a und einem ortsfesten Bauteil gekoppelte Feder ausgestaltet sein, oder auch durch die magnetische Wechselwirkung der Koppelelemente selbst.
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Alternativ zu der Ausbildung der Koppelelemente 16a, 16b und 16c derart, dass die Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei Koppelelementen in Richtung vom unteren Ende 14b zum oberen Ende 14a hin zunimmt, kann es auch vorgesehen sein, dass die Wechselwirkungsstärke zwischen je zwei benachbarten Koppelelementen vom unteren Ende 14b zum oberen Ende 14a hin abnimmt. Auch dadurch lassen sich mehrer von der Ausgangposition verschiedenen Einstellpositionen des Bedienelements 10 realisieren. Dazu können Anschläge des Bedienelements 10 derart vorgesehen werden, dass bei einer Drehung des Betätigungselements 12 aus der Ausgangsposition zunächst nur das obere Ende 14a der Drehwelle 14 mitbewegt wird, während die übrigen Glieder 14c und 14b der Drehwelle 14 in ihrer Ausgangsposition verharren. Wird ein zur ersten Einstellposition korrespondierender Anschlag erreicht, bewirkt dieser eine mechanische Kopplung zwischen dem oberen Ende 14a und dem Mittenteil 14c, so dass bei einem Weiterdrehen des Betätigungselements 12 nun zusätzlich zum oberen Ende 14a auch der Mittenteil 14c mitbewegt wird. Darüber hinaus kann wieder auch ein weitere Anschlag vorgesehen sein, so dass das Betätigungselement nur bis zu einer Endposition des Bedienelements bewegbar ist. Bei Loslassen des Betätigungselements 12 kann wiederum eine automatische Rückstellung des Betätigungselements durch eine Rückstelleinrichtung in die Ausgangsposition erfolgen.
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2 zeigt ein Bedienelement 10, insbesondere wiederum einen Drehsteller, das hierbei mit einer viergliedrigen Drehwelle 14 ausgeführt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bedienelement 10 kann hierbei in gleicher Weise wie das zu 1a, 1b und 1c beschriebene Bedienelement 10 ausgebildet sein, mit dem Unterschied, dass die Drehwelle 14 nun einen weiteren Mittenteil 14d aufweist und dass das am oberen Ende 14a der Drehwelle 14 angeordnete Koppelelemente 16a gleichzeitig als das Betätigungselement 12 selbst ausgebildet ist. Dazu kann das Betätigungselement 12 beispielsweise aus einem magnetisierbaren Material, einem ferromagnetischen Metall oder einer ferromagnetischen Legierung sein, oder zumindest ein solches magnetisierbares Material umfassen. Wie dargestellt, weist somit auch das Betätigungselement 12 einen magnetischen Nordpol N und einen magnetischen Südpol S auf, die sich insbesondere durch das Feld des darunter befindlichen Koppelelements 16c ausbilden. Durch die viergliedrige Ausbildung der Drehwelle 14 lassen sich nun zusätzlich zur Ausgangsposition des Bedienelements 10 drei weitere Einstellpositionen des Bedienelements realisieren. Insbesondere kann die Drehwelle auch fünfgliedrig, sechsgliedrig, usw. ausgeführt sein, um eine entsprechende Anzahl an Einstellpositionen umzusetzen. Dies beansprucht vorteilhafterweise dabei lediglich Bauraum ihn Richtung der Drehachse A, jedoch keinen zusätzlichen Bauraum senkrecht zur Drehachse.
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Des Weiteren stehen vielzählige Ausbildungsmöglichkeiten der Koppelelemente 16a, 16b, 16c, 16d bereit, wie beispielsweise mit einer quaderförmigen oder auch einer zylindersegmentförmigen Geometrie, oder beispielsweise auch, wie in 3 dargestellt, als ringförmige Koppelemente 16a, 16b, 16c, 16d, die die Drehwelle vollständig umschließen. 3 zeigt dabei die Anordnung dieser ringförmigen Koppelelemente 16a, 16b, 16c an der Drehwelle 14 in ihrer Ausgangsposition. Diese sind dabei wiederum so angeordnet, dass ein jeweiliger Pol eines Koppelelements 16a bzw. 16b bzw. 16c dem entgegengesetzten Pol des benachbart angeordneten Koppelelements 16a bzw. 16b bzw. 16c direkt gegenüberliegend angeordnet ist. Hierbei ist die Nord-Süd-Ausrichtung der Pole senkrecht zur Drehachse ausgerichtet. Auch durch eine derartige Anordnung lässt sich durch Auslenkung des Betätigungselements 12 eine Rückstellkraft durch die magnetisch wechselwirkenden Koppelelemente 16a, 16b und 16c und damit eine haptische Rückmeldung für den Benutzer erzeugen.
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Insgesamt wird so ein Bedienelement bereitgestellt, das es durch das Vorsehen von magnetisch wechselwirkenden Koppelelementen an einer mehrgliedrig ausgeführten Drehwelle ermöglicht, auf besonders einfache, kostengünstige und vor allem bauraumeffiziente Weise eine haptische Rückmeldung zu erzeugen, durch die sich zusätzlich ein besonders hoher Bedienkomfort bei der Bedienung des Bedienelements bereitstellen lässt.
